高三二轮复习万有引力定律的应用导学案

文心高中·日照一中莒县校区2015级物理导学案学而不思则罔，思而不学则殆。111.3212.32第四讲万有引力定律的应用【课型】复习课【课时】第3课时【使用日期】【学案序号】【编写人】刘雪燕【审核人】徐国名【学科联系人签字】___________级部________班级________共同体_________学生姓名________教师评价________【复习回顾】一、万有引力定律：（1）内容：（2）表达式：二、万有引力定律的应用：（1）地面上的物体（忽略自转）：（2）在天上的物体（卫星）:近地卫星的特点：地球同步卫星的特点：【问题情境一】近地卫星、赤道上物体及同步卫星的运行问题地球赤道上有一物体随地球的自转，所受的向心力为1F，向心加速度为1a，线速度为1a，角速度为1；绕地球表面附近做圆周运动的人造卫星(高度忽略)，所受的向心力为2F，向心加速度为2a，线速度为2v，角速度为1；地球的同步卫星所受的向心力为3F，向心加速度为3a，线速度为3v，角速度为3；地球表面的重力加速度为g，第一宇宙速度为v，假设三者质量相等，则()．A．321FFFB．321agaaC．321vvvvD．231【反思总结一：】请根据所学内容推导下列物理量的公式表达式比较内容赤道上的物体近地卫星地球同步卫星向心力来源周期（比较大小关系）角速度线速度向心加速度【规律与方法总结：】1、赤道上的物体跟随地球自转做普通的，向心力相对较小，万有引力主要提供。2、卫星运动的万有引力主要提供向心力，遵循“”的规律，轨道半径越大，速度越小，周期越长【拓展练习一】同步卫星离地心距离为r,运行速率为1v,加速度为1a,地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为2a,第一宇宙速度为2v,地球半径为R,则下列比值正确的是()A.B.C.D.【问题情境二】卫星的发射与变轨问题发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后经点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后再次点火，将卫星送入同步圆轨道3，轨道1和2相切于Q点，轨道2和3相切于P点，设卫星在轨道1和轨道3上正常运行的速度和加速度分别为31aa、和31vv、，在轨道2上经过P点时的速度和加速度分别为2a和2v，以下说法正确的是（）A.321vvvB.231vvvC.321aaaD.321aaa文心高中·日照一中莒县校区2015级物理导学案学而不思则罔，思而不学则殆。2地【总结反思二】卫星的发射与变轨问题1、请思考卫星发射过程中速率、受力的变化关系：两类变轨离心运动近心运动变轨起因卫星速度突然卫星速度突然万有引力与向心力的大小关系GMmr2mv2r，做运动GMmr2mv2r，做运动变轨结果转变为椭圆轨道运动或在较大半径圆轨道上运动转变为椭圆轨道运动或在较小半径圆轨道上运动新圆轨道上运动的速率比原轨道的，加速度比原轨道的新圆轨道上运动的速率比原轨道的，加速度比原轨道的思维拓展：1、请思考卫星变轨过程中机械能的变化。2、试比较三条轨道上卫星运行周期的大小。（1）卫星（或航天器）在同一轨道上运动时，机械能，（2）卫星在变轨过程中，机械能，轨道半径越大，卫星动能越，势能越，机械能越。【拓展练习二】1、(多选)载人飞船从发射、进入轨道、加速变轨，最后进入圆形轨道稳定运行。如图是载人飞船正在加速变轨的过程，如下相关的说法中，正确的是()A．进入新轨道后的周期比低轨道的周期大B．进入新轨道后的速率比低轨道的速率小C．进入新轨道后，飞船的加速度变小D．飞船在圆形轨道运行时，宇航员处于超重状态2、(多选)目前，在地球周围有许多人造地球卫星绕着它运转，其中一些卫星的轨道可近似为圆，且轨道半径逐渐变小。若卫星在轨道半径逐渐变小的过程中，只受到地球引力和稀薄气体阻力的作用，则下列判断正确的A．卫星的动能逐渐减小B．由于地球引力做正功，引力势能一定减小C．由于气体阻力做负功，地球引力做正功，机械能保持不变D．卫星克服气体阻力做的功小于引力势能的减小【课堂巩固练习】1、四颗地球卫星a、b、c、d的排列位置如图所示，其中，a是静止在地球赤道上还未发射的卫星，b是近地轨道卫星，c是地球同步卫星，d是高空探测卫星，四颗卫星相比较()A．a的向心加速度最大B．相同时间内b转过的弧长最长C．c相对于b静止D．d的运动周期可能是23h2、(多选)如图，地球赤道上的山丘e、近地资源卫星p和同步通信卫星q均在赤道平面上绕地心做匀速圆周运动。设e、p、q的圆周运动速率分别为1v、2v、3v，向心加速度分别为1a、2a、3a，则()A．321vvvB．231vvvC．321aaaD．231aaa3、我国发射了一颗地球资源探测卫星，发射时，先将卫星发射至距离地面50km的近地圆轨道1上，然后变轨到近地点距离地面50km、远地点距离地面1500km的椭圆轨道2上，最后由轨道2进入半径为7900km的圆轨道3，轨道1、2相切于P点，轨道2、3相切于Q点。忽略空气阻力和卫星质量的变化，则以下说法正确的是（）A．该卫星从轨道1变轨到轨道2需要在P处点火加速B．该卫星在轨道2上稳定运行时，P点的速度小于Q点的速度C．该卫星在轨道2上Q点的加速度大于在轨道3上Q点的加速度D．该卫星在轨道3的机械能小于在轨道1的机械能5、2013年12月15日4时35分，嫦娥三号着陆器与巡视器分离，“玉兔号”巡视器顺利驶抵月球表面。如图所示是嫦娥三号探测器携“玉兔号”奔月过程中某阶段运动示意图，关闭动力的嫦娥三号探测器在月球引力作用下向月球靠近，并将沿椭圆轨道在P处变轨进入圆轨道，已知探测器绕月球做圆周运动的轨道半径为r，周期为T，引力常量为G，下列说法中正确的是()A．图中嫦娥三号探测器在P处由椭圆轨道进入圆轨道前后机械能守恒B．嫦娥三号携“玉兔号”绕月球做圆周运动的过程中，“玉兔号”所受重力为零C．嫦娥三号经椭圆轨道到P点时和经圆形轨道到P点时的加速度不等D．由题中所给条件，不可以求出月球的平均密度